智能接地配电系统单相接地故障特征分析与保护方案的优化

作     者：沈耿宇 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：莫仕勋;吕泽承

授予年度：2023年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

主      题：智能接地配电系统 单相接地故障 高阻接地 故障特征 接地故障保护 

摘      要：我国配电网中单相接地故障占所有故障的80%,其中大部分为瞬时性故障,若能及时熄弧,故障即可消除。为确保熄弧,有学者提出在变电站内安装智能接地装置,将配电网升级为智能接地配电系统的单相接地故障自动处理方案,可以实现瞬时接地故障带电熄弧、永久接地故障自动选段隔离,具有广阔的应用前景。然而,目前对智能接地配电系统发生单相接地时的故障特征缺乏全局性、系统性的分析,智能接地配电系统目前广泛采用较为简单的零序过流保护,在应对高阻接地故障时存在保护灵敏性不足问题。为解决上述问题,本文开展了以下研究:首先,建立了智能接地配电系统单相接地故障零序等效电路模型,分析了故障自动处理过程各个阶段的配电系统零序电压与线路零序电流特征,为之后的保护性能分析提供理论支撑。其次,在智能接地配电系统单相接地故障全过程特征分析的基础上,对现有配电网接地保护方案,包括:零序过电流保护方案、标幺化的零序过电流保护方案、电流修正法保护方案的性能进行分析。进一步地,结合标幺化零序过流保护与电流修正法保护,提出一种兼具二者优点的标幺化电流修正法保护方案,有效应对高阻接地故障的同时,保留了动作门槛统一的优点,能有效解决智能接地配电系统的高阻接地故障的选线和定位的难题。再次,对智能接地配电系统单相接地故障自动处理流程中的一些问题进行了分析、优化。提出了零序电压、零序电流复合启动判据,提升了故障自动处理系统在消弧线圈配置不合理时的故障识别能力。分析了互感器性能对标幺化电流修正法保护选线定位的影响。对自动处理流程做出补充,当自动处理系统短时间内第二次投入时,保护功能闭锁,不允许投入,并上报故障,解决了故障自动处理系统在启动阶段与选线阶段能耐受的最高过渡电阻不同,可能出现的故障自动处理系统无法隔离故障,反复投切的问题。最后,在Simulink仿真平台搭建智能接地配电系统的单端、双端供电模型,对标幺化电流修正法保护判据的性能进行测试。仿真结果表明,经优化后的选线判据能有效应对4000Ω以下的高阻接地故障。实验验证了该保护判据的有效性,解决了智能接地配电系统的单相高阻接地故障选线定位难题。